Бетоноукладчик с виброзаглаживающей зубчатой рейкой тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.13, кандидат наук Капырин, Павел Дмитриевич

• Капырин, Павел Дмитриевич
• кандидат наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат наук Капырин, Павел Дмитриевич

ВВЕДЕНИЕ

1. ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ БЕТОНОУКЛАДЧИКА, ОСНАЩЕННОГО ЗУБЧАТОЙ ВИБРОРЕЙКОЙ

1.1. Анализ конструкций устройств для уплотнения бетонной смеси

1.2. Совершенствование технологий и оборудования для формования бетонных и железобетонных конструкций

1.3. Обзор существующих методик расчета основных параметров вибрационных машин

1.4. Цель и задачи исследований

1.5. Выводы

2. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ ПРОЦЕССА РАСПРОСТРАНЕНИЯ ВИБРАЦИИ В БЕТОННОЙ СМЕСИ, ПОРОЖДАЕМОЙ ЗУБОМ В ФОРМЕ ПОЛУШАРА

2.1. Аналитическое решение, описывающее распространение вибрации в бетонной смеси

2.2. Приближенное решение, описывающее распространение вибраций в бетонной смеси

2.3. Движение твердых частиц в вязкой среде под действием вибрации

2.4. Расчет конструктивных параметров зубчатой рейки

2.5. Выводы

3. ПЛАН, ПРОГРАММА И МЕТОДИКИ ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

3.1. План и программа экспериментальных исследований

3.2. Описание экспериментального стенда

3.3. Методики проведения экспериментальных исследований и

измерений

3.4. Характеристика исходного сырья

3.5. Выводы

4 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ МОДЕЛИ

ВИБРОЗАГЛАЖИВАЮЩЕЙ ЗУБЧАТОЙ РЕЙКИ

4.1. Обоснование выбора функций отклика и основных факторов

4.2. Влияние основных факторов на показатели качества бетона

4.2.1. Анализ уравнения регрессии И =/( со, &,к,10)

4.2.2. Анализ уравнения регрессии В =/(со, 9, I, И)

4.3. Выводы

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

ЛИТЕРАТУРА

Приложения

»

ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ ах - амплитуда колебаний вибрирующих частей машины при отсутствии бетонной смеси и внешних связей; С - коэффициент жесткости упругих опор, Н/м; Ип - высота падения формы с бетонной смесью, м; Н- толщина уплотняемого слоя бетонной смеси, м; / - коэффициент трения бетонной смеси о металл;

к0 - некоторый эмпирический коэффициент, характеризующий полезное действие рабочих органов машины;

к\ - безразмерный коэффициент, зависящий от схемы устройства машины и соотношения масс образующих ее элементов, м; ¿4 - диаметр шейки вала под подшипником, м;

М\и М2- массы соответственно виброплощадки без формы и формы с изделием, кг;

щ - число ударов виброплощадки, кол/мин; 5" - статический момент массы, кгм; Го - возмущающая сила, Н;

<2В, (2д - сила тяжести виброплощадки, бетонной смеси и усилие прижатия пружинами подвижной рамы соответственно, Н; Я - радиус действия вибратора, м;

/о и - оптимальная продолжительность вибрирования бетонной смеси в каждом месте погружения вибратора и время перемещения вибратора из одной позиции в другую, мин;

/н- необходимая продолжительность процесса формования, мин; ¡л - приведенный к валу коэффициент трения скольжения подшипника качения; юу - угловая частота вибрирования, с1; т)х— к.п.д. трансмиссии; Лс - к.п.д. синхронизаторов;

Хд - коэффициент, учитывающий деформационные свойства бетонной смеси; радиальная часть оператора Лапласа;

ф со- частота колебаний полушара, с"1;

1)о~ амплитуда скорости колебаний полушара, м/с;

X -глубина проникновения вибрации в вязкую жидкость (бетонную смесь), м; Дг - расстояние, измеряемое от поверхности полушара в радиальном направлении, м;

£ - величина отклонения от своего начального положения твердых частиц ^ под действием вибрации, распространяющейся в вязкой среде (бетонной

смеси), м;

X - коэффициент квазиупругой силы;

л

Ро - плотность вязкой среды, кг/м ;

М- масса всех твердых частиц материала, которые располагаются в шаровом слое, кг;

п - число частиц материала в шаровом слое; гп\ - масса одной частицы материала, кг;

л

у - плотность твердых частиц материала, кг/м ;

г0 - радиус полусферической части зуба рейки, м;

Ь - длина зубчатой рейки подъемно-спускного механизма, м;

к - глубина прорабатываемого слоя бетонной смеси, м;

/0 - расстояние между зубьями рейки, м;

сор - частота колебания зубчатой рейки, с"1;

V - кинематическая вязкость бетонной смеси, которая в свою очередь зависит

2

от объемного содержания воды, м /с.

*

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Бетоноукладчик с виброзаглаживающей зубчатой рейкой»

ВВЕДЕНИЕ

Большие объемы капитального строительства, как крупного, так и частного требуют быстрого развития и совершенствования механического оборудования, повышения качества конечной продукции и удешевления ее производства. Бетон и железобетон более 100 лет назад сыграли революционную роль в совершенствовании технологии и организации промышленного, гражданского, как крупного промышленного, так и частного строительства. Ведущую роль бетона и железобетонных конструкций подтверждает мировой опыт капитального строительства. Никакой другой материал так широко не используется во всех отраслях, как бетон и железобетон. При этом в про-мышленно развитых странах на одного жителя затрачивается до 2 м в год бетона и железобетона, а в Российской Федерации этот показатель значительно (в 2...5 раз) ниже.

Исследования отечественных и зарубежных ученых В.А. Баумана, И.И. Быховского, Б.Г. Гольдштейна, М.И. Журавлева, И.И. Блехмана, Э.Э. Лавен-дела и др., начиная с 50-х годов прошедшего столетия, показали огромные потенциальные возможности достижения высокого уровня свойств бетонных и железобетонных конструкций путем совершенствования конструкций и методов формования изделий из бетона и железобетона.

Применение в строительстве новых строительных материалов, к которым можно отнести полимеры различных модификаций, углепластики, фиб-роармированные составы, высокопрочные бетоны и арматурные стали, ра-диопоглощающие и радиоотражающие материалы, модификаторы бетона является одним из важных путей улучшения качества строительства, повышения долговечности зданий и сооружений. Последнее обстоятельство играет весьма важную роль как кардинальное направление технической политики в строительстве.

В связи с этим обстоятельством весьма актуальной задачей остается разработка эффективных конструкций машин и оборудования для уплотнения бетонных и железобетонных конструкций использующих различные методы

воздействия на бетонную смесь, с целью получить максимально плотное изделие в тоже время с достаточно высокой степенью качества и минимальной стоимостью процесса уплотнения. Однако моно направленное воздействие на бетонную смесь не всегда обеспечивает необходимого качества конечного продукта. Как показал многолетний опыт сочетание различных видов воздействия на бетонную смесь в сочетании с вибрационным способом уплотнения, обеспечивает получение изделий с гарантированными прочностными, эксплуатационными и эстетическими показателями.

В связи с этим целью работы является разработка конструкции и методики расчета бетоноукладчика с виброзаглаживающей зубчатой рейкой для формования изделий из бетонных смесей, обеспечивающего повышение качества поверхности получаемого изделия.

Задачи исследований:

1. Разработать конструкцию зубчатой рейки бетоноукладчика для формования изделий из бетонных смесей, обеспечивающей повышение качества заглаживаемой поверхности, что позволит совместить операции виброформования и заглаживания поверхности железобетонной плиты.

2. Получить математическую модель, описывающую распространение вибрации в бетонной смеси при использовании зубчатой рейки.

3. Разработать модель движения твердых частиц бетонной смеси, под действием вибрационного воздействия порождаемого зубьями в форме полушара.

4. Получить соотношения, связывающие конструктивные и технологические параметры виброзаглаживающей рейки, по длине которой размещены зубья с выступающей полусферической рабочей частью с учетом параметров бетонной смеси.

5. Разработать и изготовить опытный стенд для проведения лабораторных исследований положений, полученных в теоретическом разделе диссертационной работы.

ф 6. Исследовать многофакторное воздействие зубчатой рейки бетоноук-

ладчика для формования изделий из бетонных смесей на его выходные характеристики.

7. Осуществить промышленную апробацию результатов работы в производственных условиях.

Научная новизна работы:

-получены аналитические выражения, описывающие амплитуду и фазу

#

колебания при уплотнении бетонной смеси применительно к предложенному конструктивному решению зубчатой рейки заглаживающего механизма бетоноукладчика с учетом свойств упругой среды;

- найдено соотношение, определяющее глубину распространения вибрации в бетонной смеси, порождаемой зубом в форме полушара при зубчатом исполнении заглаживающей рейки;

- установлены математические зависимости, описывающие амплитуду и * фазу колебаний твердых частиц в вязкой среде (бетонной смеси) получаемых

при использовании зуба в форме полушара;

- получены соотношения, связывающие конструктивные и технологические параметры виброзаглаживающей рейки, по длине которой размещены зубья с выступающей полусферической рабочей частью;

- получены уравнения регрессии, позволяющие определить рациональные режимы процесса виброформования бетонной смеси с использованием

^ заглаживающего механизма бетоноукладчика предложенной конструкции.

Практическая значимость работы заключается в создании конструкции зубчатой рейки бетоноукладчика для формования изделий из бетонных смесей на основании теоретических разработок и экспериментальных исследований. Новизна конструктивного решения защищена патентом РФ на полезную модель.

Предложенные теоретические модели, конструктивные решения, методика расчета и рекомендации по подбору рациональных рабочих режимов ф виброформования могут быть использованы при расчете и проектировании

ф промышленных бетоноукладчиков для производства железобетонных изде-

лий с улучшенным качеством поверхностей.

Внедрение результатов работы. Теоретические и экспериментальные исследования апробированы и внедрены в учебном процессе при выполнении курсовых и дипломных работ кафедры механического оборудования деталей машин и технологии металлов ФГБОУ ВПО Московского государственного строительного университета.

Бетоноукладчик, снабженный зубчатой рейкой, обеспечивающего повышение качества заглаживаемой поверхности эксплуатируется на Очаковском заводе ЖБИ ОАО «ДСК-2», расположенном по адресу: г. Москва, проезд Стройкомбината, д. 1.

Апробация работы. Основные положения диссертации и практические результаты обсуждались и получили одобрение на: 14-ой международной межвузовской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых "Подъемно-транспортные, строительные, дорожные, путевые машины и робототехнические комплексы" в МГТУ им Н.Э. Баумана, на заседаниях технического совета ОАО «ДСК-2», заседании секции 6.4 "Строительные машины и оборудование" Научно-технического совета ФГБОУ ВПО "МГСУ", заседании кафедры механического оборудования деталей машин и технологии металлов ФГБОУ ВПО "МГСУ".

Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 работ, в том числе в ^ аннотированных ВАК изданиях - 5, получен патент РФ на полезную модель.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов по работе, библиографического списка из 113 наименований и приложений, которые включают копию патента, выписку из протокола технического совещания ОАО «ДСК-2» и справку о внедрении, протокол заседания секции «Комплексная механизация строительства» НТС МГСУ. Общий объем диссертации состоит из 146 страниц, содержащих 124 страницы основного текста, включающего 55 рисунков и 4 таблицы. щ Автор защищает следующие основные положения:

-аналитические выражения, описывающие амплитуду и фазу колебания при уплотнении бетонной смеси применительно к предложенному конструктивному решению зубчатой рейки заглаживающего механизма бетоноукладчика с учетом свойств упругой среды;

- соотношение, определяющее глубину распространения вибрации в бетонной смеси, порождаемой зубом в форме полушара при зубчатом исполнении заглаживающей рейки;

- математические зависимости, описывающие амплитуду и фазу колебаний твердых частиц в вязкой среде (бетонной смеси) получаемых при использовании зуба в форме полушара;

- соотношения, связывающие конструктивные и технологические параметры виброзаглаживающей рейки, по длине которой размещены зубья с выступающей полусферической рабочей частью;

- уравнения регрессии, позволяющие определить рациональные режимы процесса виброформования бетонной смеси с использованием заглаживающего механизма бетоноукладчика предложенной конструкции;

- патентно-чистую конструкцию зубчатой рейки бетоноукладчика, обеспечивающего повышение качества заглаживаемой поверхности железобетонных изделий.

1. ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ БЕТОНОУКЛАДЧИКА ОСНАЩЕННОГО ЗУБЧАТОЙ ВИБРОРЕЙКОЙ

1.1. Анализ конструкций устройств для уплотнения бетонной смеси

Большие объемы капитального строительства требуют ускоренного развития и технического совершенствования строительной индустрии, расширения объема номенклатуры выпускаемой продукции, повышения ее качества и удешевления строительных материалов. Одной из важнейших отраслей строительной индустрии является производство бетонных и железобетонных изделий. Несмотря на относительную молодость в сравнении с такими традиционными строительными материалами, как дерево, глиняный кирпич, в современных условиях широкомасштабного индивидуального строительства бетон и железобетон заняли передовые позиции в общей мировой структуре производства строительных материалов и конструкций, заслужено получив общемировое признание как «материал XX века» [13, 16, 20, 24, 29, 36, 54, 59, 72, 93, 103, 107, 110]. Обладая уникальными технико-экономическими и технологическими свойствами бетон и железобетон сыграли революционную роль в коренном совершенствовании технологии и организации промышленного и гражданского строительства, в развитии новых направлений архитектурно-строительных решений, создание современных условий среды обитания человека на Земле.

Однако для решения существующих проблем в отрасли необходимо преодолеть недостаточное внимание к рассматриваемой области капитального строительства со стороны исследователей, машиностроения и химической промышленности.

В то же время известно, что основная масса конструкций из бетона содержит очень большие резервы, которые должны быть вскрыты наукой и использованы на практике.

Л Наиболее важными и подлежащими существенной модернизации явля-

ются формовочные процессы, которые могут составлять наибольшую часть себестоимости готовой продукции [21, 36, 83].

Однако все существующие способы и аппараты для формования бетонных изделий и уплотнения бетонных смесей [36, 34, 93] не решают в полной мере проблему повышения эффективности их работы, повышение качества уплотнения при одновременном повышении производительности формовочного агрегата. Однако, большое разнообразие разработанных установок для уплотнения бетонных смесей требует подробного изучения их конструкций и принципа действия на основании которых возможно выявить их недостатки и наметить пути их устранения.

Бетонная смесь представляет собой многокомпонентную среду, состоящую из различного по составу крупного, мелкого заполнителя, вяжущего и

воды. В ходе приготовления смеси в нее вовлекается воздух, который снижать

ет качество затвердевшего изделия. Для удаления воздуха применяются способы уплотнения.

Существует много способов уплотнения бетонных смесей, причем одни из них широко применяются в производстве бетонных изделий и сборного железобетона, многие из них находятся в стадии разработки и внедрения. Эти способы можно разделить на вибрационные и безвибрационные [13, 24, 66, 71, 93]. В некоторых случаях, для повышения качества готовых изделий ^ их эффективно совмещают.

Вне зависимости от способа уплотнения и установки для его реализации процесс уплотнения бетонной смеси состоит из трех различных по механизму стадий [71]: переукладки составляющих бетонной смеси, их сближение и компрессионное уплотнение.

Все эти стадии проходят и при вибрационном способе уплотнения.

Вибрационные способы уплотнения бетонной смеси осуществляются станковым (объемным), поверхностным, наружным и внутренним вибриро-ф ванием [13, 36, 71, 93]. На практике часто встречается их сочетание.

Станковое уплотнение смесей осуществляется на виброплощадках. Оно применяется при формовании плоских изделий в горизонтальном положении (плит перекрытий, многопустотных настилов, стеновых панелей, дорожных плит и т.д.). В зависимости от конструктивных решений виброплощадки могут создавать колебания: гармонические круговые, гармонические направленные (вертикально или горизонтально), негармонические - вибрационно-ударные и ударные [13, 20,71, 83, 93].

На рис. 1.1 представлены основные типы виброплощадок, использующие различные типы вибровозбудителей и способы передачи колебаний бетонной смеси.

6)

/ \ И/—1.

г;

и / ? ?

д)

1 2 101 а 6

!■' У/I I, ,

Ъ77Ш77777777777777Я7Г/

ш/шш/ш/шш

3) /4

ш

Рис. 1.1. Типы виброплощадок: а - с круговыми колебаниями; б - одиовальная с вертикально направленными колебаниями; в - двухвальная с вертикально направленными колебаниями; г - двухвальная с вертикально направленными колебаниями на воздушной подушке; д - двухвальная с вертикально направленными колебаниями с ограничителем перемещения виброблока; е-с двухвальным блоком крутильных колебаний; ж - двухвальная с вертикально направленными колебаниями, работающая по принципу поршня; з - с горизонтально направленными колебаниями: 1 - вибрируемая рама; 2 - форма с изделием; 3 - вибровозбудитель; 4 - упругие опоры, 5 - шарнирное соединение; 6 - вал с дебалансом; 7 - упоры; 8 - направляющие;

9 - герметизирующий контур; 10 - стальные или резиновые ограничители; 11 - борта формы; 12 - бетонная смесь, 13 - прокладка; 14 - плита; 15 - пружинный блок; 16 - продольная форма,

17- гибкие опоры

# Одновальные виброплощадки с круговыми колебаниями (рис. 1.1, а) применяются для изготовления изделий шириной до 1,2 м [36]. Виброплощадка представляет собой жесткую вибрируемую раму 1, установленную на пружинах 4. В нижней части вибрируемой рамы установлен дебалансный вал, который приводится во вращение от электродвигателя через клиноре-менную передачу. Такие виброплощадки применяются довольно редко, так как при таком способе вибровоздействия на бетонную смесь круговые колебания вызывают одностороннее смещение частиц в форме, что вызывает изменение геометрии изделия. Также такое воздействие на уплотняемую среду не обеспечивает однородности распределения амплитуды колебания по всему изделию, вызывая его недоуплотнение. Амплитуда колебаний здесь не превышает 0,4 мм, грузоподъемность не выше 50 кН, кинетический момент, колеблющийся в пределах 11...28 Нм при потребляемой мощности до 50 кВт.

*

Виброплощадки с вертикально направленными колебаниями с маятниковой подвеской вибраторов [93] (рис. 1.1, б) используются для уплотнения малогабаритных изделий и контрольных образцов бетона. В данной схеме вибратор к вибрируемой раме подвешен шарнирно, благодаря чему горизонтально направленные усилия гасятся, а к вибрируемой раме передаются только вертикально направленные колебания. Такие виброплощадки обладают малой грузоподъемностью и для промышленного производства распро-Ф странения не получили.

С целью устранения вышеуказанных недостатков, разработана и широко применяется в настоящее время двухвальная виброплощадка с вертикально направленными колебаниями, которая применяется для формования широкой номенклатуры плоских железобетонных конструкций в одиночных и многоместных формах (рис. 1.1, в). В данных виброплощадках вертикально направленные колебания создаются за счет синхронного и синфазного вращения дебалансных валов навстречу друг другу. В результате этого горизон-• тально направленные составляющие возмущающей силы гасятся, а верти-

кально направленные (вверх и вниз) складываются и передаются формуемо-

• му изделию. Одним из главных недостатков данного типа машин являются высокий уровень шума и вибрация, передаваемая на фундамент. Установки данного типа работают в далеко зарезонансном режиме (сов/юо~ 5.. .20).

С целью снижения вибрационного воздействия и уровня шума на рабочий персонал разработана виброплощадка на воздушной подушке (рис. 1.1, г) [93]. Принцип ее работы аналогичен предыдущей установке, отличие заключается в том, что в нижней части виброплощадка имеет герметизирующий контур , в который нагнетается воздух. При определенном условии вибри-руемая рама поднимается над упорами по направляющим на несколько миллиметров и в процессе работы не касается их. Такая установка позволяет без существенной перестройки установки в широких пределах менять грузоподъемность виброплощадки, т.е. изменять номенклатуру продукции.

Для повышения качества готовых изделий и снижения влажности сырьевой смеси разработана виброплощадка с ограничителем перемещения виб-^ роблока, способная уплотнять смеси повышенной жесткости (рис. 1.1, д) [93].

В такой конструкции виброблок с вертикально направленными колебаниями при помощи упругих элементов подвешен к вибрируемой раме. Особенностью такой конструкции является то, что между виброблоком и вибрируемой рамой устанавливаются упругие резиновые и стальные ограничители с небольшим зазором. В случае если величина зазора между ограничителями больше амплитуды колебаний, наблюдается вибрационный режим работы, ф Если величина зазора меньше амплитуды колебаний, наблюдается вибро-

ударный режим работы и возбуждаются квазигармонические колебания, что повышает эффективность уплотнения бетонной смеси, но значительно снижает срок службы виброплощадок.

Для формования изделий больших сечений и уплотнения бетонных смесей в таких формах применяют виброплощадки с виброблоком крутильных колебаний [31]. Эти колебания образуются в системе путем установки деба-лансов на обоих валах со смещением на 180°. Вращаясь навстречу друг дру-

• гу, дебалансы вызывают появление вращающегося момента с изменяющимся направлением действия силы.

Для снижения расхода электроэнергии на процесс уплотнения бетонной смеси применяются виброплощадки, в которых бетонная смесь вместо поддона подается в специально установленную форму, не имеющую непосредственный контакт с вибрирующей формой [24]. Учитывая то, что между вибрирующей рамой и статически установленной формой имеются небольшие зазоры, то для устранения утечки цементного молочка, между рамой и бортами формы устанавливается эластичная прокладка. В данной установке вибрирующая рама выполняет функцию уплотняющего поршня, а виброблок приводит в колебательное движение только бетонную смесь, снижая общие затраты на приведение всей системы в колебательное движение. Общее снижение динамических нагрузок благоприятно сказывается на улучшении условий труда обслуживающего персонала.

С целью интенсификации процесса уплотнения малоподвижных и жестких смесей на виброплощадках используют пригрузочные щиты, создающие дополнительное давление на поверхность бетонной смеси до 3...7 кПа. При сокращении времени виброобработки до двух раз вибропригрузы повышают качество уплотнения [71, 83, 93]. Инерционный пригруз своей массой не снижает амплитуду колебаний, чем повышает интенсивность вибрации. Для уменьшения колеблющейся массы на предприятиях применяют безынерционные пневматические и механические рычажные пригрузы.

На рис. 1.2 представлен безынерционный пригруз с пневматическими камерами, который соединяют с поддоном тягами. Для увеличения давления пригруза в резиновые камеры, расположенные в верхней части пригруза, подается сжатый воздух. За счет пневматического пригруза можно создать давление на бетонную смесь до 20...50 кПа и более при избыточном давлении в воздушных камерах до 50 кПа. Такой пригруз работает по двухмассной схеме. В этой схеме при уплотнении бетонной смеси не происходит значительного уменьшения амплитуды колебаний и интенсивности вибрирования, так как пневматические камеры дают возможность нижней плите перемещаться в вертикальном направлении и не гасить колебания.

Для формования тонкостенных плоских изделий и конструкций из бетонных смесей повышенной жесткости в отличие от объемного формования большее распространение нашло поверхностное вибрирование [20, 70, 90]. Так как поверхностные слои при объемном вибрировании не получают достаточно интенсивного уплотнения, то при формовании таких изделий необходимо применять отличные от выше описанных способов.

Рис. 1.2. Схема безынерционного пригруза с пневматическими камерами

Если виброустройства расположить на поверхности уплотняемого бетонного слоя, то создаются необходимые условия для исключения ее недоуп-лотнения. Различают два способа поверхностного вибрирования: виброштампование и скользящее виброштампование [20, 71, 93].

Первый способ представляет собой способ уплотнения бетонных смесей с помощью виброштампов (рис. 1.3). Сущность данного способа уплотнения заключается в динамическом воздействии вибрации на бетонную смесь в сочетании со статическим давлением штампов различных конструкций.

Источником вибрационного воздействия является виброштамп, рабочая поверхность которого в зависимости от вида формуемого изделия может быть плоской, рифленой или с пустотообразователями.

Наибольшее распространение в промышленности получили виброштам-пующие устройства с одномассной схемой колебательных движений. Применяются также установки с двухмассной колебательной системой, отличительной особенностью которых является наличие подгруженного (различны-

ми типами пружинных устройств) виброштампа, который практически не используется в колебаниях системы.

Ш////Щ/////Ш

Рис. 1.3. Схема виброштампования бетонной смеси: 1 - виброштамп;

2 - прижимная ограничительная рама; 3 - бортовая оснастка

Для обеспечения наиболее эффективного уплотнения бетона этим способом необходимо обеспечить соотношение между возмущающей силой вибратора 0 и силой давления на смесь Р в интервале 2,0...2,5 [60]. Таким образом производят крупноразмерные изделия различных профилей, таких как ребристые плиты, лестничные марши и т.д.

Для уплотнения смесей повышенной жесткости (более 100...200 с) применяют вибропрессование и вибротрамбование, которые отличаются от виброштампования тем, что для первого способа необходимо значительно большее давление на единицу площади изделия (до 15...20 МПа вместо менее чем 1 МПа) и повышение возмущающей силы вибратора £ для увеличения параметра 0/Р до значений 2,5...3.

Для вибротрамбования необходимо обеспечение виброударного режима работы установки при отношении &Р от 5 до 10. При таком режиме виброштамп отрывается от поверхности бетонной смеси и с ударом возвращается, динамически воздействуя на уплотняемую смесь, что благоприятно влияет на ее дополнительное уплотнение.

Вышеназванное скользящее виброштампование осуществляется рабочим органом формовочной машины при движении установки над формовочной

поверхностью (формой, поддоном, либо какой-нибудь поверхностью). Существуют установки, в которых виброштамп установлен стационарно, без перемещения относительно бетоноукладчика, а уплотняемая смесь движется под ним. Этим способом могут быть изготовлены пустотелые плиты, тонкостенные оболочки двоякой кривизны, трубы, часторебристые плиты перекрытий и т.д.

На рис. 1.4 представлена схема установки для формования с уплотнением бетонного слоя скользящим виброштампом. Бетонная смесь здесь может уплотняться рабочими органами без предварительного уплотнения (здесь бетонная смесь подается насыпным рыхлым слоем) или с предварительным уплотнением (здесь бетонная смесь уплотняется в бункере бетоноукладчика при помощи навесных вибраторов) [20, 42, 93].

Рис. 1.4. Схема установки для формования с уплотнением бетонного слоя скользящим виброштампом: 1 - виброштамп; 2 — отбойный щиток; 3 - бункер бетонной смеси

Как видно на рисунке, рыхлая бетонная смесь с толщины Нрыхл, определяемая отбойным щитком, под действием вертикально направленной возмущающей силы вибратора и пригруза уплотняется до Нуп. Давление на смесь здесь составляет 5... 12 кПа в зависимости от жесткости уплотняемой бетонной смеси.

На рис. 1.5 представлена схема установки комбинированного уплотнения керамзитобетонных стеновых панелей с предварительным уплотнением смеси в вибробункере [93]. Особенностью этой установки является то, что формующим устройством в нем является вибробункер и встроенный в него навесной вибратор для уплотнения смеси и выдаче ее в форму. Окончатель-

% ное уплотнение бетонной смеси осуществляется при попадании ее под

скользящий виброштамп.

Рис. 1.5. Схема установки комбинированного уплотнения керамзитобетонных стеновых панелей с предварительным уплотнением смеси в вибробункере: 1 - вибробункер; 2 - скользящий виброштамп; 3 - калибровочная лыжа;

4 - растворный бункер; 5 - заглаживающее устройство

Другим типом вибровоздействия при формовании бетонных смесей является вибропрокат. Здесь при формовании железобетонных изделий рабо-* чий орган формующей машины выполнен в виде катков, вибровала, резино-

вой или стальной ленты. Формующими элементами накрывается только часть формуемого изделия, а уплотнение бетонной смеси осуществляется только лишь при движении формуемого органа или изделия.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Капырин, Павел Дмитриевич, 2013 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Адлер Ю.П. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий / Ю.П. Адлер. - М.: Наука, 1976. - 278 с.

2. Актуальные проблемы механики. Современная механика и развитие идей В.Г. Шухова / Отв. ред. Ф.Л Черноусько/. - М.: Наука, 2011. - 192 с.

3. Алътшулъ, А.Д. Гидравлика и аэродинамика / А.Д. Альтшуль, П.Г. Киселев.

- М.: Стройиздат, 1975. - 323 с.

4. Аранович Г.И. Справочник по физико-химическим методам исследованиям объектов окружающей среды / Г.И. Аранович, Ю.Н. Коршунов, Д.С. Ляликов. - Л.: Судостроение, 1978. - 648 с.

5. Ахназарова С. А. Методы оптимизации эксперимента в химии и химической технологии / С. А. Ахназарова, В.В. Кафаров. - М.: Высшая школа, 1985. - 327 с.

6. Баженов Ю.М. Технология бетона / Ю.М. Баженов. - М.: Изд-во АСВ, 2007.

- 528 с.

7. Балтренанс П.Б. Методы и приборы контроля запыленности техносферы / П.Б. Балтренанс, Ю. Каулакас. - Вильнюс: Техника, 1994. - 208 с.

8. Балтренанс П.Б. Методы и приборы определения физико-механических и химических свойств пылей / П.Б. Балтренанс, В. Шпакаускас. - Вильнюс: Техника, 1994. - 240 с.

9. Барон Л.И. Кусковатость и методы ее измерения / Л.И. Барон. - М.: Изд-во АН СССР, 1960.- 124 с.

10. Бауман В.А. Механическое оборудование предприятий строительных материалов, изделий и конструкций / В.А. Бауман, Б.В. Клушанцев, В.Д. Мартынов. - М.: Машиностроение, 1981. - 324 с.

11 .Бахвалов Н.С. Методы вычислений / Н.С. Бахвалов. - М.: Наука, 1976. -576 с.

12. Блехман И.И. Вибрационная механика / И.И. Блехман. - М.: Физматлит, 1994.-400 с.

13. Богданов B.C. Основы расчета машин и оборудования предприятий строительных материалов и изделий / B.C. Богданов, P.P. Шарапов, Ю.М. Фадин и др. - Старый Оскол: «ТНТ», 2012. - 680 с.

14. Богданов В. С. Основные процессы в производстве строительных материалов / В. С. Богданов, И.А. Семикопенко, А.С Ильин. - Белгород: Изд-во БГТУ, 2008.-551 с.

15. Богданов B.C. Технологический комплексы и линии для производства строительных материалов и изделий / B.C. Богданов, A.A. Борщевский, A.C. Ильин, В.Г. Струков, Ю.М. Фадин - Москва - Белгород: Издательство АСВ 2000.- 199 с.

16. Богомолов О.В. Технология производства пустотных плит перекрытий Ultra Span // O.B. Богомолов, A.A. Малышева / - Технологии бетонов. 2009. - №4. - С. 53.

17. Богословский В.Н. Строительная теплофизика / В.Н. Богословский - М.: Высшая школа, 1982. - 378 с.

18. Большаков В. Д. Теория ошибок наблюдений / В. Д. Большаков. - М.: Недра, 1993.-223 с.

19. Бондарь А. Т. Планирование эксперимента в химической технологии / А. Т. Бондарь, Г. А. Статюха. - Киев: Вища школа, 1976. - 181 с.

20. Борщевский A.A. Механическое оборудование предприятий для производства строительных материалов и изделий / A.A. Борщевский, A.C. Ильин М.: Высшая школа. 1987, 368 с.

21. Брауде Ф.Г. Сравнительные исследования процесса уплотнения бетонных смесей на вибрационных площадках. Труды ВНИИГС, вып. 24 / Ф.Г. Брауде. - Стройиздат, 1967.

22. Бродский В.З. Введение в факторное планирование эксперимента / В.З. Бродский. - М.: Недра, 1976. - 196 с.

23. Волков Л.А. Наладка оборудования для производства железобетонных изделий / JI.A. Волков, В.П. Пономарев, В.И. Потехин. - М.: Высшая школа, 1982.-263 с.

24. Волков Л.А. Машины и оборудование для производства сборного железобетона / Л.А. Волков, С.Н. Казарин, С.А. Житкова и др. - М., ЦНИИТЭстоймаш, 1990. - 543 с.

25. Воробьев В А. Строительные материалы / В. А. Воробьев, А.Г. Комар. - М.: Стройиздат, 1976. - 475 с.

26. Гершберг OA. Технология бетонных и железобетонных изделий / O.A. Гершберг. - М.: Стройиздат, 1971. - 359 с.

27. Гладков Д.И. Производство строительных материалов, изделий и конструкций / Д.И. Гладков, Л.А. Сулейманова, В.А. Столярова и др. -Белгород: Изд. БГТУ, 2008. - 252 с.

28. Гончаревич И.Ф. Ассиметричные колебания - средство повышения эффективности вибрационных технологических процессов // И.Ф. Гончаревич, Б. Тиль / - Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. 2005. №10. - С 24-26.

29 .Гончаревич И.Ф. Новые тенденции применения вибротехники в строительной индустрии // И.Ф. Гончаревич / - Технологии бетонов. 2009. №3.-С. 48-51.

30. Горчаков Г.И. Строительные материалы / Г.И. Горчаков, Ю.М. Баженов. -М.: Стройиздат, 1986. - 688 с.

31. Граник Ю.Г. Заводское производство элементов полносборных домов / Ю.Г. Граник. - М.: Стройиздат, 1984. - 187 с.

32. Гридчин A.M. Строительные материалы для эксплуатации в экстремальных условиях / A.M. Гридчин, Ю.М. Баженов, B.C. Лесовик и др. - Москва: Изд. АСВ, 2008. - 595 с.

33. Гридчин A.M. Строительное материаловедение. Бетоноведение / A.M. Гридчин, М.М. Косухин, Р.В. Лесовик. - Белгород: Изд. БГТУ, 2008. - 366 с.

34. Гусев Б.В. Вибротехнология бетона // Б.В. Гусев, И.Ф. Гончаревич / -Технологии бетонов. 2005. №4. - С. 46-47.

35. ДСК «Блок» инвестирует в новое оборудование дляпроизводства перекрытий и стен // Бетонный завод BFT Internation. 2009. №3. - С. 52-55.

36. Журавлев М.И. Механическое оборудование предприятий вяжущих материалов и изделий на базе их / М.И. Журавлев, A.A. Фоломеев. - М.: Высшая школа, 2005. - 233 с.

37. Зедгинидзе И.Г. Планирование эксперимента для исследования многокомпонентных систем / И.Г. Зедгинидзе. - М.: Наука, 1976. - 390 с.

38. Зюткин А.Г. Процессы удаления воздуха при виброуплотнении бетонных смесей // А.Г. Зюткин / - Технологии бетонов. 2013. - №4. - С. 24-27.

39. Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям / И.Е. Идельчик. - М.: Машиностроение, 1975. - 559 с.

40. Калашников Н.В. Технология, организация и механизация строительного производства / Н.В. Калашников, В.В. Кочерженко. - Белгород: Изд. БГТУ, 2012.-322 с.

41. Капырин П.Д. Инновационные подходы в технологическом проектирование предприятий стройиндустрии // П.Д. Капырин / Подъемно-транспортные, строительные, дорожные путевые машины и робототехнические комплексы. - МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2010. - С. 152 -154.

42. Капырин П.Д. Оборудование для укладки и распределения бетонной смеси при формовании железобетонных изделий // П.Д. Капырин, Е.С. Романова / - Вестник МГСУ, М: МГСУ, 2010, №4. - С. 153 - 164.

43. Капырин П.Д. Анализ состояния современной промышленности строительных материалов и факторы, способствующие развитию производства // П.Д. Капырин, Е.С. Романова / - Вестник МГСУ, М: МГСУ, 2010,№4. -С. 165 - 170.

44. Капырин П.Д. Современные технологические линии для производства трехслойных стеновых панелей // П.Д. Капырин, Е.С. Романова / - Вестник МГСУ, М: МГСУ, 2011, №4. - С. 490 - 498.

45. Капырин П.Д. Современные технологические линии для производства плит перекрытий // П.Д. Капырин, Е.С. Романова / - Вестник МГСУ, М: МГСУ, 2011, №4. -С. 499-508.

46. Капырин П.Д. Основы расчета зубчатой виброзаглаживающей рейки бетоноукладчика // П.Д. Капырин, М.А. Степанов / - Вестник МГСУ, М: МГСУ, 2013, №9. - С. 47 - 55.

47. Капырин П.Д. Бетоноукладчик для формования изделий из бетонных смесей // П.Д. Капырин / Патент на полезную модель № 128153, заявка № 20131302741, дата поступления 22.01.2013, опубл. 20.05.2013, бюл. №14.

48. Кафаров В.В. Математическое моделирование основных процессов химических производств / В.В. Кафаров, М.Б. Глебов. - М.: Высшая школа, 1991.-400 с.

49. Константопуло Г. С. Машины и оборудование для производства железобетонных изделий и теплоизоляционных материалов / Г.С. Константопуло. - М.: Стройиздат, 1974. - 368 с.

50. Кровельная черепица из бетона произведенная в Швеции // Бетонный завод BFT Internation. - 2009. - №3. - С. 34-37.

51. Крылов Б.А. Бетонирование в холодную погоду / Б.А. Крылов. - Нью-Йорк, (США): CRC Press, 1997. - 227 с.

52. Крылов Б.А. О состоянии и мерах по повышению технического уровня производства сборного железобетона, обеспечивающих повышение производительности труда // Б.А. Крылов / Материалы Научно-координационного совета по бетону и железобетону Госстроя СССР. - М.: НИИЖБ, 1987. С. 20-106.

53.Кудрявцев Е.М. Комплексная механизация строительства / Е.М. Кудрявцев. - М.: Издательство АСВ, 2005. - 420 с.

54. Лавендел Э.Э. Вибрации в технике. В 6-ти томах. Том 4. Вибрационные процессы и машины / Э.Э. Лавендел. - М.: Машиностроение, 1981. - 509 с.

55. Лесовик Р.В. Мелкозернистые бетоны на основе композиционных вяжущих и техногенных песков: Монография / Р.В. Лесовик, Ю.М. Баженов. -Белгород: Изд. БГТУ, 2013.-567 с.

56. Лысенко Е.И. Современные отделочные и облицовочные материалы / Лысенко Е.И., Котлярова Л.В., Ткаченко Г.А. и др. - Ростов н/Д: «Феликс», 2003. - 448 с.

57. Михайлов К.В. Производство сборных железобетонных изделий: справочник / К.В. Михайлов, K.M. Королев. - М.: Стройиздат, 1989. - 447 с.

58. Михайлов К.В. Бетон и железобетон в строительстве / К.В. Михайлов, Ю.С. Волков. - М.: Стройиздат, 1987. - 103 с.

59. Михайлов К.В. Железобетон в XXI веке / К.В. Михайлов. - М.: Готика, 2001.-683 с.

60. Михайлов Н.В. Основные принципы новой технологии бетона и железобетона / Н.В. Михайлов. - М., Госстойиздат, 1961. - 87 с.

61. Осмаков С.А. Некоторые вопросы теории уплотнения бетонных смесей на вибростолах. ЦБТИ Министерства строительства СССР. Труды ВНИИГС, вып. 20 / С.А. Осмаков. - Стройиздат, 1962. -32 с.

62. Осмаков С.А. Резонансные виброплощадки с упругими прокладками / С.А. Осмаков, А.Н. Лялинов. - Стройиздат, 1969. - 98 с.

63. Отраслевой каталог. Машины и оборудование для производства сборного железобетона. 1988.

64. Попов Л.Н. Строительные материалы, изделия и конструкции/ Л.Н. Попов. - М.: ОАО «ЦПП», 2011. - 467 с.

65. Попов КН. Строительные материалы и изделия / К.Н. Попов, М.Д. Каббо. -М.: Высшая школа, 2005. - 438 с.

66. Производство бетонных и железобетонных конструкций: Справочник. М.: Новый век, 1998.-383 с.

67. Рабинович Ф.Н. Композиты на основе дисперсно армированных бетонов. Вопросы теории, проектирования, технология, конструкции: Монография / Ф.Н. Рабинович. - М.: Изд. АСВ, 2011. - 642 с.

68. Разрушение. Т.1. Микроскопические и макроскопические основы механики разрушения / Под. ред. Г. Либовиц. Пер. с англ. A.C. Вавакина и др. - М.: Мир, 1973.-616 с.

69. Ребиндер П. А. Физико-химическая механика / П.А. Ребиндер. - М.: Наука, 1979.-381 с.

70. Руденко И. Ф. Оптимальные режимы виброштампования бетонных смесей / И.Ф. Руденко. - Сб.: «Вибрационная техника». НИИ информации Стройдоркоммунмаш, 1961.

71. Савинов О А. Теория и методы вибрационного формования железобетонных изделий / O.A. Савинов, Е.В. Лавринович. - М.: Стройиздат, 1988. - 154 с.

72. Савинов ОЛ. Об основных закономерностях процесса виброштампования жестких бетонных смесей // O.A. Савинов, Е.В. Лавринович / - Сб. трудов ВНИИЖБ «Автоматизация и усовершенствование процессов приготовления, укладки и уплотнения бетонных смесей». М., Госстройиздат, 1961.

73. Савинов O.A. Формовочные установки продольно-горизонтального вибрирования для изготовления крупноразмерных железобетонных изделий / O.A. Савинов, И.Г. Совалов, Е.В. Лавринович и др. - М.: Стройиздат. 1967.- 243 с.

74. Сапожников М.Я. Механическое оборудование предприятий строительных материалов, изделий и конструкций: Учеб. для строит, вузов и факультетов / М.Я. Сапожников - М.: Высш. шк., 1971. - 382 с.

75. Седов JT.K Методы подобия и размерности в механике / Л.И. Седов. - М.: Гостехиздат, 1954. - 230 с.

76. Секрет конкурентноспособности //Технологии бетонов. 2013. №7. -С. 20-23.

77. Сенкевич Т.П. Железобетонный трубы / Т.П. Сенкевич. - М.: Стройиздат, 1989. - 272 с.

78. Силенок С.Г. Механическое оборудование предприятий строительной индустрии / С.Г. Силенок. - М.: Стройиздат, 1973. - 375 с.

79. Система FlexWay успешно используется: более высокое качество и меньшая степень износа // Бетонный завод BFT Internation. 2009. №3. - С. 42-43.

80. Сорокер В.И. Контроль производства и технический анализ на заводах железобетонных изделий / В.И. Сорокер, JI.C. Волкович. - М.: Стройиздат, 1969. - 224 с.

81. Справочник по специальным функциям. Под ред. H.A. Абрамовича и И. Стиган. - М.: Наука, 1979. - 830 с.

82. Статистические методы обработки эмпирических данных. Рекомендации. -М.: Издательство стандартов, 1978. - 232 с.

83. Стефанов Б.В. Технология бетонных и железобетонных изделий / Б.В. Стефанов. - Киев: Будивельник, 1965. - 391 с.

84. Сулейманова JI.A. Технологические схемы производственных комплексов предприятий строительных материалов, изделий и конструкций / Сулейманова J1.A., Сулейманов Л.Г. - Белгород: Изд. БГТУ, 2012. - 145 с.

85. Суриков Е. И. Погрешность приборов и измерений / Е. И. Суриков. - М.: Энергия, 1975.- 160 с.

86. Тихомиров Б.И. Линия безпалубочного формования - завод КПД с гибкой технологией // Б.И. Тихомиров, А.Н. Коршунов / - Строительные материалы. 2012. - № 4. - С. 22-29.

87. Туз Ю.М., Володарский Е.Т. Планирование и организация измерительного эксперимента / Ю.М. Туз, Е.Т. Володарский. - Киев: Наука, 1987. - 210 с.

88. Уткин В.Л. Новые технологии строительной индустрии / B.J1. Уткин/ - М.: Русский издательский дом, 2004. - 116 с.

89. Уткин В.Л. Современные технологии строительной индустрии / B.J1. Уткин, Ю.Н. Чумерин. - М.: Русский издательский дом, 2008. - 100 с.

90. Федоров Г.Д. Механическое оборудование предприятий вяжущих материалов и изделий на базе их / Г.Д. Федоров. - Харьков: Вища школа, 1986.-200 с.

91. Хан Г. Статические модели в инженерных задачах / Г. Хан, С. Шапиро. -М.: Мир, 1969.-395 с.

92. Хартман К. Планирование эксперимента в исследовании технологических процессов / К. Хартман, Э.К. Лецкий, В. Шефер. - М.: Мир, 1977. - 552 с.

93. Чаус К.В. Технология производства строительных материалов, изделий и конструкций / К.В. Чаус, Ю.Д. Чистов, Ю.В.Лабзина/ - М.: Стройиздат, 1988.-448 с.

94. Шестопалов К.К. Подъемно-транспортные, строительные и дорожные машины и оборудование / К.К. Шестопалов. - М.: Издательский центр «Академия», 2012. - 320 с.

95. Эльхаг X Конкурентные преимущества бетонных трубопроводов // X. Эльхаг/ - Бетонный завод BFT Internation. 2009. - №3. - С. 20-23.

96. Юренев В.Н. Теплотехнический справочник. Т.2 / В.Н. Юренев, П.Д. Лебедев. - М.: Энергия, 1976. - 896 с.

97. Производитель оборудования (Бельгия) [Электронный ресурс]. http://www.echo-engineering.net.

98. Производство оборудования и технологических линий для дорожной, строительной, угольной, горнорудной, химической и нефтедобывающей отрасли. Комплексные линии переработки строительных горных пород, г. Самара [Электронный ресурс], http://www.strommash.ru/.

99. Технологии и оборудование для строительной индустрии [Электронный ресурс]. http://www. 17-71 .сот/.

100. Achim Meinel. History of screening technology: screen sizing and separation from the 20th century BC to the early 20th century AD throughputs. AT Mineral Processing. 2008. № 3. P. 32.

101. Cases of damage due to corrosion of prestressing steel, CUR Netherlands Committee for Concrete Research set be the Netherlands Concrete Association, 1971.

102. Chatlerju, J.M. The nature of the bond between different types of aggregates and portlandcement. The Judrau Concrete journal. 1971. V.45. P. 346-349.

103. Concrete Durability. Katharine and Bryant Mather International Conference. ACI SP-100. 1987. Vol. 1, 2. 2179 p.

104. Iwanski, M. Water- and Freeze Resistance of Asphalt Concrete with Quatzite Aggregate. V International Conference. Durable and Safe Road Pavement. Poland. Kielce. 11-12 May. 1999. P. 77-84.

105. Hammond, G., Jones, C. Inventory of Carbon and Energy. University of Bath. 2008.

106. Gosling, C. Mechanische Flussigkeitsabtrennung, VDI-Zeitschrift, 1970, 112, № 17, p. 1167.

107. Newmann, A.J., Teychenne, D.C. A classification of natural sands and ist use in concrete mix design. Products of a Simposium on mix Design and Quality Control of Concrete, 11-13 May 1954, 1954. P. 84-86.

108. O'Connor, D.J., Lahdes J.V. Structure of the adsorption layer of surfactant molecules. J. Colloid Sci. 1956. V.ll. P. 158.

109. Plouman, J.M. The influence of variobles in the vibration of concrete. Concrete building and concrete products, 1953. - Vol. 28.

110. Rehm G., Zimbelmann R. Undersuchung der fur die Haftung zwisghen Zuschlag und Zementmatrix ma J3 gebenten Fartoren. Dtsh Ausschuss Stahlbeton. 1977. №283. H. 6-37.

111. Superplasticizers and other chemical Admixtures in concrete. Proceeding Fifth Canmet / ACI International Conference. Rome. (Italy), 1997.

112. Tabor, D. Principles of adhesion bonding in cement and concrete/ Adhes. Probl. Resycl. Concr. Proc. NATO Adv. Res. Inst., Saint-Remy-Les. Chevreus, 25-28 Nov., 1980. New York, London, 1981. P.63-87.

113. Zimbelmann R., Rehm G. Zur Frage der Festigkeitsstelgezung bei Beton // Betonwerk + Fertigtein - Techn. - 1978. V.44. №2. P. 89-96.